GUÍA DOCENTE CURSO: 2014/15

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42816 - FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA

TÉRMICA

GUÍA DOCENTE CURSO: 2014/15

CENTRO: 105 - Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles TITULACIÓN: 4028 - Grado en Ingeniería en Tecnología Naval ASIGNATURA: 42816 - FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA TÉRMICA

CÓDIGO ULPGC: 42816 CÓDIGO UNESCO: 3328.16

MÓDULO: COMÚN RAMA NAVAL MATERIA: TIPO: Obligatoria

CRÉDITOS ECTS: 6 CURSO: 2 SEMESTRE: 2º semestre

LENGUA DE IMPARTICIÓN (Especificar créditos de cada lengua)

ESPAÑOL: 6 INGLÉS:

SUMMARY

REQUISITOS PREVIOS

Se recomienda tener superados 18 créditos de la

materia de matemáticas (las asignaturas básicas Álgebra, Cálculo I y Cálculo II) y 6 créditos de la materia de física (Física I).

Plan de Enseñanza (Plan de trabajo del Profesor) Contribución de la asignatura al perfil profesional:

La Asignatura de Fundamentos de Ingeniería Térmica desarrolla conceptos básicos necesarios para la formación de los Graduados en Ingeniería Naval tanto para el estudio de asignaturas posteriores, como para el ejercicio de la profesión de los titulados.

Las aplicaciones técnicas de los fundamentos de ingeniería térmica están presentes en un amplio número de procesos e instalaciones, entre los que se pueden enumerar; generación eléctrica, generación de potencia, instalaciones de climatización, instalaciones frigoríficas, instalaciones de energías renovables, aislamientos de envolvente, etc… Por lo que resulta necesario, para la obtención de graduados con una sólida formación en el campo de la ingeniería naval, la asimilación y comprensión de los conceptos básicos de termodinámica aplicada y transmisión de calor, que son los pilares básicos de los fundamentos de ingeniería térmica.

Competencias que tiene asignadas:

Competencias específicas:

CC8. Conocimiento de la termodinámica aplicada y de la transmisión de calor.

Competencias generales o transversales:

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del aprendizaje, de la elaboración del pensamiento y de la toma de decisiones; participar en debates sobre temas de la propia especialidad.

Nivel 1: Planificar la comunicación oral, responder de manera adecuada a las cuestiones formuladas y redactar textos de nivel básico con corrección

ortográfica y gramatical.

Nivel 2: Utilizar estrategias para preparar y llevar a cabo las presentaciones orales y redactar textos y documentos con un contenido coherente, una estructura y un estilo adecuados y un buen nivel ortográfico y gramatical.

CT4. Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo interdisciplinar ya sea como un miembro más, o realizando tareas de dirección con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles.

Nivel 1: Participar en el trabajo en equipo y colaborar, una vez identificados los objetivos y las responsabilidades colectivas e individuales, y decidir conjuntamente la estrategia que se debe seguir.

CT5. Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información en el ámbito de la especialidad y valorar de forma crítica los resultados de esta gestión.

Nivel 1: Identificar las propias necesidades de información y utilizar las colecciones, los espacios y los servicios disponibles para diseñar y ejecutar búsquedas simples adecuadas al ámbito temático.

CT6. Detectar deficiencias en el propio conocimiento y superarlas mediante la reflexión crítica y la elección de la mejor actuación para ampliar este conocimiento. Nivel 1: Llevar a cabo tareas encomendadas en el tiempo previsto,

trabajando con las fuentes de información indicadas, de acuerdo con las pautas marcadas por el profesorado.

Nivel 2: Llevar a cabo las tareas encomendadas a partir de las orientaciones básicas dadas por el profesorado, decidiendo el tiempo que se necesita emplear para cada tarea, incluyendo aportaciones personales y ampliando las fuentes de información indicadas.

Objetivos:

El objetivo global de la asignatura es que el alumno adquiera los conocimientos básicos de termodinámica aplicada y transmisión de calor, en lo que referente a sus principios básicos. Y además que sea capaz de aplicar estos conocimientos a la resolución de problemas de ingeniería relacionados con el área de la ingeniería térmica.

Contenidos:

Líneas de contenidos según la memoria VERIFICA:

Procesos termodinámicos: ecuaciones generales. Gases reales. Sistemas abiertos.

Determinación de propiedades de fluidos puros. Máquinas térmicas. Máquinas frigoríficas. Mecanismos de transmisión de calor: conducción, convección, radiación; transferencia de calor multimodal. Intercambiadores de calor.

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CAPITULO 1.- Conceptos básicos. Sistema Internacional de unidades. Concepto de balance. Balance de materia. Metodología de resolución de problemas. Planificación

CAPITULO 2.- Propiedades de sustancias puras. Ecuaciones y variables de estado. Comportamiento de fluidos reales. Cambios de fase. Tablas de propiedades y manejo de diagramas.

CAPITULO 2.- Primera Ley de la Termodinámica. Balance de energía de un sistema cerrado. Trabajo de expansión y compresión. Transformaciones termodinámicas. Diversas formas de trabajo. Entalpía. Ciclo termodinámico. Eficacia de un proceso. Ejercicios.

CAPITULO 3.- Sistemas abiertos.- Balance de materia para un sistema abierto estacionarios y no-estacionario. Análisis energético de sistemas abiertos estacionarios y no-estacionarios. Aplicaciones ingenieriles de sistemas abiertos.

CAPITULO 4.- Máquina térmica. Procesos reversibles e irreversibles. Sistemas de producción y consumo de energía. Ciclo de Carnot directo e inverso. Rendimientos de maquinas térmicas. Primera Valoración del Segundo principio. Diagramas. Ejercicios con diversos ciclos.

CAPITULO 5.- Entropia. Cálculo de las variaciones de entropía de sustancias puras (gases, líquidos y sólidos). Otras consecuencias del Segundo Principio. Principio de incremento de entropía. Balance de entropía para sistemas cerrados y abiertos.

CAPITULO 6.- Trabajo y producción de entropía. Concepto de Energía útil. Balance de energía útil, rendimientos. Ejercicios sobre procesos térmicos útiles en ingeniería naval.

CAPITULO 7.- Ciclos de potencia de vapor. Ciclos de vapor, diagramas y resolución. Ciclo de Rankine básico y con recalentamiento. Mejoras del ciclo de Rankine. Rendimientos, diagramas. CAPITULO 8.- Ciclos de refrigeración y de bombas de calor. Fluidos refrigerantes. Refrigeración por absorción. Rendimientos y diagramas.

CAPITULO 9.- Ciclos de potencia de gas. Ciclo ideal de Carnot con aire. Ciclo de Otto. Ciclo Diesel. Ciclo Mixto Dual. Ciclo Brayton. Turbinas de gas. Rendimientos y diagramas.

PROGRAMA PARA LA PARTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN INGENIERÍA TÉRMICA DE NAVALES:

CAPÍTULO 10.- Mecanismos básicos de transmisión de calor. Introducción a los mecanismos básicos de transmisión de calor. Propiedades básicas.

CAPÍTULO 11.- Transmisión de calor por conducción. Ley de Fourier. Ecuación de la conducción de calor. Transmisión de calor en sólidos: paredes planas, cilindros y esferas. Transmisión de calor en sólidos: factores de forma. Generación de calor en sólidos. Condiciones iniciales y de contorno. Resistencias térmicas de conducción. Conducción de calor en régimen transitorio.

CAPÍTULO 12.- Transmisión de calor por convección. Conceptos básicos. Capas límite. Coeficiente de transferencia de calor. Ley de enfriamiento de Newton. Parámetros adimensionales. Convección forzada: número de Reynolds, flujo interno y externo en geometrías comunes. Convección natural: número de Grashosf, superficies comunes (planos y cilindros; verticales y horizontales, esferas). Convección combinada (natural y forzada). Convección con cambio de fase: ebullición y condensación.

CAPÍTULO 13.- Transmisión de calor por radiación. Conceptos básicos y la radiación térmica. Propiedades y factores de forma. Superficies negras y grises. Intercambio de energía radiante entre superficies. Pantallas de radiación.

CAPÍTULO 14.- Intercambiadores de calor. Tipos de intercambiadores de calor. El coeficiente global de transferencia de calor. Análisis de los intercambiadores de calor. Método de la diferencia de temperatura media logarítmica. Método de la efectividad NTU. Selección de los intercambiadores de calor.

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Metodología:

El método docente se compondría de las siguientes actividades educativas:

AF1. Clase teórica. Sesiones expositivas, explicativas y demostrativas de contenidos a cargo del profesor. Sesiones de desarrollo de aprendizaje activo a través de la

resolución de problemas, casos, etc., reales o simulados.

AF2. Clases prácticas de aula. Cualquier tipo de prácticas de aula (estudio de casos, análisis diagnósticos, problemas, aula de informática, búsqueda de datos, bibliotecas, en red, Internet, etc.). AF3. Clases prácticas de laboratorio. Cualquier tipo de prácticas desarrollada en espacios especiales (laboratorio, campo, etc.) con equipamiento especializado.

AF4. Tutoría. Periodo de instrucción u orientación realizado por un tutor con el objetivo de revisar y discutir los materiales y temas presentados en las clases, seminarios, lecturas, realización de trabajos, etc.

AF6. Seminario. Sesiones monográficas supervisadas con participación compartida. AF7. Actividad presencial: Pruebas de evaluación.

AF8. Actividad no presencial: búsqueda de información. AF9. Actividad no presencial: redacción de informes. AF10. Trabajos de cursos dirigido

AF11. Trabajos teóricos y prácticos autónomos. Preparación de seminarios, lecturas, investigaciones, trabajos, memorias, etc. para exponer o entregar en las clases teóricas. No computa el tiempo de exposición o debate en clase, sino sólo el tiempo total de preparación de trabajos. Incluye la preparación de ensayos, resúmenes de lecturas, seminarios, conferencias, obtención de datos,

análisis, etc.

Como resumen de la metodología propuesta, se utilizará un método mixto formado por clases teóricas que se desarrollan por el método didáctico, pero con una participación activa del alumno, junto a las clases problemas en las que la discusión será la norma de actuación.

El método se complementa con la realización de: seminarios; así como sesiones de tutorias.

Evaluacion:

Criterios de evaluación

---Los criterios y fuentes para la evaluación de la asignatura se realizarán en base a:

a)Exámenes (dos parciales durante el desarrollo del curso académico: uno de la primera parte (termodinámica) y otro de la segunda (transmisión de calor)).

b)Participación en actividades de clase. c)Asistencia.

Concretamente se realizarán pruebas en:

Criterios y fuente evaluacion: CONVOCATORIA ORDINARIA

- AE5. Exámenes. Prueba escrita para evaluar el grado de conocimiento de las capacidades y competencias desarrolladas. (90%)

- AE6. Otras actividades de evaluación. Estas actividades están relacionadas con cualquiera de las siguientes o similares: participación activa en clases, asistencia y tutorias. (10%)

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Criterios y fuente evaluacion: CONVOCATORIA ESPECIAL

- AE5. Exámenes. Prueba escrita para evaluar el grado de conocimiento de las capacidades y competencias desarrolladas. (90%)

Sistemas de evaluación

---1. Evaluación de los Conocimientos adquiridos.

Se procederá a realizar dos exámenes escritos consistentes en teoría y resolución de problemas. Además se tendrán en cuenta:

2.- Registros de asistencia a clase, al pasar lista el profesor o bien mediante hojas de firma de los estudiantes. Evaluación continúa del trabajo que se plantee en acciones presenciales.

3. Tutorías y clases de problemas. Se evaluará la realización de ejercicios y trabajos presenciales y no presenciales de forma continua.

Criterios de calificación

---Para superar la asignatura es necesario conseguir una nota final igual o superior a 5.0 puntos, siempre y cuando se haya conseguido una nota mínima de al menos el 50 por ciento del máximo puntuable en cada una de las actividades evaluadas. Se considerará la asistencia a clase y la participación en las actividades personales indicadas en la sección anterior, cuya calificación influirá positivamente en la calificación final, aunque nunca negativamente.

Plan de Aprendizaje (Plan de trabajo del Estudiante)

Tareas y actividades que realizará según distintos contextos profesionales (científico, profesional, institucional, social)

Realización de trabajos tanto individuales como en grupo sobre temas relacionados con la actividad profesional.

Temporalización semanal de tareas y actividades (distribución de tiempos en distintas actividades y en presencialidad - no presencialidad)

1ª Semana: Presencial = Tema 1 (teoría 2 H) + Prácticas aula tema 1 (2H). No presencial Tema 1 teoría (3 H) + Trabajos/Problemas (3H).

3ª Semana: Presencial = Tema 2 (teoría 2 H) + Prácticas de aula tema 1/2 (2H). No presencial Tema 2 teoría (2 H) + Trabajos/Problemas (4H).

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teoría (3 H) + Trabajos/Problemas (3H).

6ª Semana: Presencial = Tema 5 (teoría 2 H) . No presencial Tema 5 teoría (2 H) + Trabajos/Problemas (4H).

8ª Semana: Presencial = Prueba práctica aula evaluación (2H) + Tema 7 teoría (2H). No presencial tema 7 teoría (4H)+ Trabajos/Problemas (2H).

10ª Semana: Presencial = Tema 9 (teoría 2 H) + Prácticas de aula tema 9 (2H). No presencial Tema 9 teoría (2 H) + Trabajos/Problemas (4H).

11ª Semana: Presencial = Tema 10 (teoría 2 H) + Prácticas aula tema 10 (2H). No presencial Tema 10

13ª Semana: Presencial = Tema 12 (teoría 2 H) + Prácticas de aula tema 12 (2H). No presencial Tema 12 teoría (2 H) + Trabajos/Problemas (4H).

15ª Semana: Presencial = Tema 14 (teoría 1 H) + Prácticas aula tema 14 (1H) + Prueba práctica aula

evaluación (2H) . No presencial Tema 14 teoría (4 H) + Trabajos/Problemas (2H).

Recursos que tendrá que utilizar adecuadamente en cada uno de los contextos profesionales.

Presentaciones multimedia (power point). Fuentes bibliográficas.

Internet.

Resultados de aprendizaje que tendrá que alcanzar al finalizar las distintas tareas.

1. Conocer, entender y utilizar los principios y fundamentos de la termodinámica aplicada. 2. Conocer y entender los principios y fundamentos de la transmisión de calor.

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4. Tener capacidad de análisis y síntesis en problemas del ámbito de la ingeniería térmica.

Plan Tutorial

Atención presencial individualizada(incluir las acciones dirigidas a estudiantes en 5ª, 6ª y 7ª convocatoria)

Se atenderá a los alumnos en las horas de tutorías establecidas en el horario académico.

Atención presencial a grupos de trabajo

En la temporalización semanal se contempla la realización de tutorías en grupo (Seminarios) en los que aclararán todos aquellos conceptos y planteamientos practicos que el alumno considere que no esten bien asimilados.

Se intentará impartir clases extraordinarias con temas de apoyo, utilización de programas, aspectos matemáticos, etc.

Atención telefónica

No se considera

Atención virtual (on-line)

Por este medio solo se atenderan ciertas cuestiones, tanto individuales como en grupo, de carácter urgente, ya que el mejor método de atención en esta asignatura (eminentemente práctica) es la atención personalizada en tutorias.

Datos identificativos del profesorado que la imparte. Datos identificativos del profesorado que la imparte

Juan Ortega Saavedra (COORDINADOR)

Departamento: 266 - INGENIERÍA DE PROCESOS Ámbito: 555 - Ingeniería Química

Área: 555 - Ingeniería Química Despacho: INGENIERÍA DE PROCESOS

Teléfono: 928457096 Correo Electrónico: [email protected]

Luis Jesús Fernández Suárez

Área: 555 - Ingeniería Química Despacho: P. Contratados en Proyectos

Teléfono: Correo Electrónico: [email protected]

Luis Jesús Fernández Suárez

Área: 555 - Ingeniería Química Despacho: MATEMÁTICAS

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Bibliografía

[1 Básico] Fundamentos de transferencia de calor / Frank P. Incropera, David P. Dewitt.

Prentice Hall,, México : (1999) - (4ª ed.)

[2 Básico] Ingeniería termodinámica / J. B. Jones, R. E. Dugan.

Prentice-Hall Hispanoamericana,, México : (1997) - (1ª ed.) 9688808458

[3 Básico] Termodinámica para ingenieros /

Merle C. Potter, Craig W. Somerton ; traducción, Pablo de Assas Martínez de Morentin, Teresa de Jesús Leo Mena, M Isabel Pérez Grande.

McGraw-Hill,, Madrid [etc.] : (2004) 8448142829

[4 Básico] Problemas de termodinámica. Ortega Saavedra, Juan

(1985)

[5 Básico] Tablas y diagramas termodinámicos. Ortega Saavedra, Juan

S.n,, s.l : (1985)

[6 Básico] Transferencia de calor y masa: un enfoque práctico / Yunus A. Çengel ; revisor técnico, Sofía Faddeeva.

McGraw-Hill,, México : (2007) - (3 ed.) 9789701061732

[7 Básico] Transferencia de calor /

Yunus A. Çengel ; traducción, José Hermán

Pérez ; revisión técnica, Ángel Hernández Fernández... [et al.]. McMcGraw-Hill,, México : (2004) - (2ª ed.)

0072459387 (CD-ROM) [8 Básico] Termodinámica /

Yunus A. Çengel, Michael A. Boles ; revisión técnica Ignacio Apraiz Buesa... [et al.]. McGraw Hill,, México D.F : (2012) - (7ª ed.)